基于三维建模的脊柱侧弯测量方法技术

技术编号:29140357 阅读:271 留言:0更新日期:2021-07-06 22:32
本发明专利技术提供了基于三维建模的脊柱侧弯测量方法,其通过构建人体背部的三维模型和拍摄人体背部影像而确定待测量区域,再结合该三维模型和该待测量区域,得到人体背部的三维面数据,最后以该三维面数据为基础,得到人体躯体前侧和/或后侧的弯曲参数和人体脊柱骨对应的扭转状态,其通过三维建模的方式对人体脊柱进行精细化的分析,从而能够全面地和准确地确定人体每一节脊柱的侧弯角度和扭转状态,以此提高对人体脊柱侧弯测量的可靠性和有效性。

【技术实现步骤摘要】
基于三维建模的脊柱侧弯测量方法
本专利技术涉及人体工学测量的
,特别涉及基于三维建模的脊柱侧弯测量方法。
技术介绍
由于长期坐姿或者站姿不规范等因素的作用,人体很容易发生脊柱侧弯的情况。若人体脊柱侧弯的程度严重,不仅会影响人体的正常行走和睡眠,并且还会对人体的器官造成压迫,从而损害人体的身体健康。现有技术都是通过X光扫描拍摄的方式来获得人体脊柱骨的姿态分布,但是这种方式只能定性地判断人体脊柱是否发生侧弯,其无法准确地确定人体脊柱的侧弯程度大小和每一节脊柱骨的扭转角度和偏移位移,这严重地影响脊柱侧弯测量的准确性和全面性,以及降低脊柱侧弯测量结果的可信度。
技术实现思路
针对现有技术存在的缺陷,本专利技术提供基于三维建模的脊柱侧弯测量方法,其通过构建人体背部的三维模型,并采用相同的视角采集该人体背部的影像,再根据该人体背部的影像,确定该人体背部对应的待测量区域,再将该人体背部的三维模型和该待测量区域在所述三维模型上的投影进行重叠处理,从而获得该人体背部的三维面数据,再根据该三维面数据,得到人体脊椎骨对应的空间曲线,以及对该空间曲线进行分析,从而得到表征人体脊柱侧弯状态的特征曲线,对该特征曲线进行分析,从而得到人体躯体前侧和/或后侧的弯曲参数和对该三维面数据进行分析,从而确定人体脊柱骨对应的扭转状态;可见,该基于三维建模的脊柱侧弯测量方法通过构建人体背部的三维模型和拍摄人体背部影像而确定待测量区域,再结合该三维模型和该待测量区域,得到人体背部的三维面数据,最后以该三维面数据为基础,得到人体躯体前侧和/或后侧的弯曲参数和人体脊柱骨对应的扭转状态,其通过三维建模的方式对人体脊柱进行精细化的分析,从而能够全面地和准确地确定人体每一节脊柱的侧弯角度和扭转状态,以此提高对人体脊柱侧弯测量的可靠性和有效性。本专利技术提供基于三维建模的脊柱侧弯测量方法,其特征在于,其包括如下步骤:步骤S1,构建人体背部的三维模型,并采用相同的视角采集所述人体背部的影像,再根据所述人体背部的影像,确定所述人体背部对应的待测量区域;步骤S2,将所述人体背部的三维模型和所述待测量区域在所述三维模型上的投影进行重叠处理,从而获得所述人体背部的三维面数据,再根据所述三维面数据,得到人体脊椎骨对应的空间曲线;步骤S3,对所述空间曲线进行分析,从而得到表征人体脊柱侧弯状态的特征曲线;步骤S4,对所述特征曲线进行分析,从而得到人体躯体前侧和/或后侧的弯曲参数;步骤S5,对所述三维面数据进行分析,从而确定人体脊柱骨对应的扭转状态;进一步,在所述步骤S1中,构建人体背部的三维模型具体包括:步骤S101A,对目标对象的人体背部进行结构光扫描,以此获得目标对象的人体背部对所述结构光的反射光光强分布信息;步骤S102A,根据所述反射光光强分布信息,确定所述目标对象的人体背部的三维形貌数据;步骤S103A,根据所述人体背部的三维形貌数据,构建得到人体背部的三维模型;进一步,在所述步骤S1中,采集所述人体背部的影像,再根据所述人体背部的影像,确定所述人体背部对应的待测量区域具体包括:步骤S101B,对所述人体背部采用与所述结构光扫描方向相同的视角进行照片拍摄,从而得到相应的背部影像;步骤S102B,识别所述背部影像中人体脊柱的分布位置,并通过机器学习的方式分析得到所述背部影像中脊柱中线的影像特征,再根据所述影像特征,识别得到所述背部影像中的脊柱中线;步骤S103B,将识别得到所述背部影像中的脊柱中线左右对称扩展预设宽度覆盖的区域作为所述人体背部对应的待测量区域,其中,所述扩展预设宽度覆盖的区域包含人体脊柱中线左右两边的肌肉高点,所述预设宽度为50mm-200mm;进一步,在所述步骤S2中,将所述人体背部的三维模型和所述待测量区域在所述三维模型上的投影进行重叠处理,从而获得所述人体背部的三维面数据具体包括:将所述人体背部的三维模型和所述待测量区域在所述三维模型上的投影进行重叠处理,并根据所述重叠处理的结果,切割去除投影重叠区域以外的三维数据,从而获得所述人体背部的三维面数据;进一步,在所述步骤S2中,根据所述三维面数据,得到人体脊椎骨对应的空间曲线具体包括:步骤S201,将所述三维面数据以每一节人体脊柱作为独立层进行水平切片,从而得到所述三维面数据对应的26个水平剖面;步骤S202,确定每一个所述水平剖面对应的剖面外缘曲线,以及确定所述剖面外缘曲线对应的曲线极值点,从而将所述曲线极值点作为所述水平剖面所在的一节人体脊柱的脊柱中心点;步骤S203,将所有人体脊柱对应的脊柱中心点依次连接成平滑曲线,从而得到人体脊柱棘脊突后皮肤表面的空间曲线;进一步,在所述步骤S3中,对所述空间曲线进行分析,从而得到表征人体脊柱侧弯状态的特征曲线具体包括:步骤S301,将所述空间曲线在预设冠状面和预设矢状面分别进行投影,从而对应得到冠状面人体脊柱侧弯状态评估曲线和矢状面人体脊柱侧弯状态评估曲线,以此作为表征人体脊柱侧弯状态的特征曲线;步骤S302,对所述冠状面人体脊柱侧弯状态评估曲线和所述矢状面人体脊柱侧弯状态评估曲线分别进行曲线光滑化处理;进一步,在所述步骤S4中,对所述特征曲线进行分析,从而得到人体躯体前侧和/或后侧的弯曲参数具体包括:步骤S401,对经过所述曲线光滑化处理的所述冠状面人体脊柱侧弯状态评估曲线进行分析,从而得到人体脊柱侧弯角;步骤S402,对经过所述曲线光滑化处理的所述矢状面人体脊柱侧弯状态评估曲线进行分析,从而得到人体胸椎曲度、人体腰椎曲度、脊柱侧向偏移度、相邻脊柱垂线距离中的至少一者;进一步,在所述步骤S401中,对经过所述曲线光滑化处理的所述冠状面人体脊柱侧弯状态评估曲线进行分析,从而得到人体脊柱侧弯角具体包括:计算经过所述曲线光滑化处理的所述冠状面人体脊柱侧弯状态评估曲线对应的每一个拐点的曲率值,并确定其中的最大曲率值,再将所述最大曲率值对应拐点处的脊柱侧弯角,作为所述人体脊柱侧弯角;进一步,在所述步骤S5中,对所述三维面数据进行分析,从而确定人体脊柱骨对应的扭转状态具体包括:步骤S501,将所述三维面数据以每一节人体脊柱作为独立层进行分析,以此确定所述人体脊柱侧弯状态的特征曲线对应于26个脊柱节点的节点位置以及与所述节点位置相切的切线方向,再得到与所述切线方向垂直且包含所述节点位置所在空间点的平面,接着利用所述平面对所述三维面数据进行切片,从而得到所述三维面数据对应的26个剖面;步骤S502,确定每一个所述剖面对应的剖面外缘曲线,并确定经过每一节人体脊柱左右两侧对应的肌肉高点的扭转切线,从而分别得到26组扭转切线集合;步骤S503,根据所述人体脊柱侧弯状态的特征曲线中与每一个节点位置相切的切线方向和、与所述切向方向垂直且经过所述节点位置所在空间点的垂线之间的夹角,将每一组扭转切线进行空间旋转,以使所述扭转切线经过空间旋转后位于水平面内;再将所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于三维建模的脊柱侧弯测量方法,其特征在于,其包括如下步骤:/n步骤S1,构建人体背部的三维模型,并采用相同的视角采集所述人体背部的影像,再根据所述人体背部的影像,确定所述人体背部对应的待测量区域;/n步骤S2,将所述人体背部的三维模型和所述待测量区域在所述三维模型上的投影进行重叠处理,从而获得所述人体背部的三维面数据,再根据所述三维面数据,得到人体脊椎骨对应的空间曲线;/n步骤S3,对所述空间曲线进行分析,从而得到表征人体脊柱侧弯状态的特征曲线;/n步骤S4,对所述特征曲线进行分析,从而得到人体躯体前侧和/或后侧的弯曲参数;/n步骤S5,对所述三维面数据进行分析,从而确定人体脊柱骨对应的扭转状态。/n

【技术特征摘要】
1.基于三维建模的脊柱侧弯测量方法,其特征在于,其包括如下步骤:
步骤S1,构建人体背部的三维模型,并采用相同的视角采集所述人体背部的影像,再根据所述人体背部的影像,确定所述人体背部对应的待测量区域;
步骤S2,将所述人体背部的三维模型和所述待测量区域在所述三维模型上的投影进行重叠处理,从而获得所述人体背部的三维面数据,再根据所述三维面数据,得到人体脊椎骨对应的空间曲线;
步骤S3,对所述空间曲线进行分析,从而得到表征人体脊柱侧弯状态的特征曲线;
步骤S4,对所述特征曲线进行分析,从而得到人体躯体前侧和/或后侧的弯曲参数;
步骤S5,对所述三维面数据进行分析,从而确定人体脊柱骨对应的扭转状态。


2.如权利要求1所述的基于三维建模的脊柱侧弯测量方法,其特征在于:在所述步骤S1中,构建人体背部的三维模型具体包括:
步骤S101A,对目标对象的人体背部进行结构光扫描,以此获得目标对象的人体背部对所述结构光的反射光光强分布信息;
步骤S102A,根据所述反射光光强分布信息,确定所述目标对象的人体背部的三维形貌数据;
步骤S103A,根据所述人体背部的三维形貌数据,构建得到人体背部的三维模型。


3.如权利要求2所述的基于三维建模的脊柱侧弯测量方法,其特征在于:在所述步骤S1中,采集所述人体背部的影像,再根据所述人体背部的影像,确定所述人体背部对应的待测量区域具体包括:
步骤S101B,对所述人体背部采用与所述结构光扫描方向相同的视角进行照片拍摄,从而得到相应的背部影像;
步骤S102B,识别所述背部影像中人体脊柱的分布位置,并通过机器学习的方式分析得到所述背部影像中脊柱中线的影像特征,再根据所述影像特征,识别得到所述背部影像中的脊柱中线;
步骤S103B,将识别得到所述背部影像中的脊柱中线左右对称扩展预设宽度覆盖的区域作为所述人体背部对应的待测量区域,其中,所述扩展预设宽度覆盖的区域包含人体脊柱中线左右两边的肌肉高点,所述预设宽度为50mm-200mm。


4.如权利要求3所述的基于三维建模的脊柱侧弯测量方法,其特征在于:在所述步骤S2中,将所述人体背部的三维模型和所述待测量区域在所述三维模型上的投影进行重叠处理,从而获得所述人体背部的三维面数据具体包括:
将所述人体背部的三维模型和所述待测量区域在所述三维模型上的投影进行重叠处理,并根据所述重叠处理的结果,切割去除投影重叠区域以外的三维数据,从而获得所述人体背部的三维面数据。


5.如权利要求4所述的基于三维建模的脊柱侧弯测量方法,其特征在于:在所述步骤S2中,根据所述三维面数据,得到人体脊椎骨对应的空间曲线具体包括:
步骤S201,将所述三维面数据以每一节人体脊柱作为独立层进行水平切片,从而得到所述三维面数据对应的26个水平剖面;
步骤S202,确定每一个所述水平剖面对应的剖面外缘曲线,以及确定所述剖面外缘曲线对应的曲线极...

【专利技术属性】
技术研发人员:何丹尉长虹
申请(专利权)人:芙索特上海医疗科技有限公司
类型:发明
国别省市:上海;31

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